序言一
序言二
前　言
第1章　復雜系統(tǒng)研發(fā)模式變革——立本趨時，數(shù)濟天下 1
1.1　從伽利略到“好奇號” 3
1.1.1　人類太空探索的歷史和成就 3
1.1.2　從“好奇號”看現(xiàn)代航天系統(tǒng)的復雜性 7
1.1.3　“好奇號”的成功秘訣 9
1.2　從DBSE到MBSE和iMBSE 11
1.2.1　系統(tǒng)工程及航天系統(tǒng)工程應用 11
1.2.2　航天系統(tǒng)復雜性演進對傳統(tǒng)系統(tǒng)工程的挑戰(zhàn) 13
1.2.3　復雜系統(tǒng)驅動系統(tǒng)工程轉型 14
1.3　從物理試驗、建模與仿真到數(shù)字孿生 19
1.3.1　物理試驗 19
1.3.2　建模與仿真 20
1.3.3　數(shù)字孿生 23
1.4　從第一范式到第四范式 27
1.4.1　吉姆·格雷和科學研究的“四個范式” 27
1.4.2　人工智能及其研究領域 28
1.4.3　人工智能在復雜系統(tǒng)研發(fā)中的應用 32
1.5　國外對研發(fā)體系數(shù)字化轉型的探索 35
1.5.1　美國數(shù)字工程 35
1.5.2　歐盟框架計劃項目 40
第2章　創(chuàng)新的三大思維模式——鼎新變通以盡利 46
2.1　設計思維 47
2.1.1　設計思維的發(fā)展歷程 48
2.1.2　設計思維的應用 49
2.2　系統(tǒng)思維 51
2.2.1　系統(tǒng)思維的起源與發(fā)展 51
2.2.2　開展系統(tǒng)思維的步驟 53
2.2.3　錢學森的復雜巨系統(tǒng)理論 58
2.3　數(shù)字思維 64
2.3.1　數(shù)字思維的體系化：控制論、信息論和計算機 64
2.3.2　數(shù)字思維的拓展：工程控制論等 66
2.3.3　數(shù)字思維無所不在：當代數(shù)據(jù)科學和人工智能新進展 67
2.3.4　數(shù)字思維在研發(fā)體系數(shù)字化轉型中的應用 68
第3章　iMBSE概述——舉其要而用功少 71
3.1　iMBSE定義 72
3.2　基于模型的方法 74
3.2.1　正式模型 74
3.2.2　以模型為中心 75
3.3　iMBSE流程 76
3.3.1　需求工程流程 78
3.3.2　系統(tǒng)工程流程 79
3.3.3　領域工程流程 81
3.4　iMBSE內涵 82
3.4.1　系統(tǒng)模型 84
3.4.2　領域模型 87
3.4.3　系統(tǒng)生命周期管理 88
第4章　產品定義——運行分析與系統(tǒng)建模 89
4.1　系統(tǒng)工程發(fā)展演進的四個階段 90
4.1.1　第一階段：基于文檔或視圖的系統(tǒng)工程 90
4.1.2　第二階段：Harmony-SE/OOSEM+SysML V1 92
4.1.3　第三階段：ARCADIA+Capella 95
4.1.4　第四階段：OOSEM/ ARCADIA+SysML V2 98
4.2　新一代MBSE方法和實踐：ARCADIA/Capella 99
4.2.1　功能分解 100
4.2.2　系統(tǒng)架構 104
4.3　基于ARCADIA的火星車產品定義 106
4.3.1　火星探索運行分析 106
4.3.2　火星車系統(tǒng)功能定義 107
4.3.3　火星車邏輯架構定義 108
4.3.4　火星車物理架構定義 110
第5章　創(chuàng)成式架構設計、探索和優(yōu)化 113
5.1　系統(tǒng)架構創(chuàng)成式設計和優(yōu)化 114
5.1.1　系統(tǒng)架構創(chuàng)成式設計理論 114
5.1.2　火星車案例 119
5.2　電子電氣架構創(chuàng)成式設計 123
5.2.1　電子電氣架構創(chuàng)成式設計理論 123
5.2.2　火星車案例 126
5.3　領域架構設計 131
5.3.1　多領域仿真架構 131
5.3.2　電子電氣系統(tǒng)架構 132
5.3.3　嵌入式軟件架構 134
5.3.4　機械系統(tǒng)架構 134
第6章　領域建模與仿真 136
6.1　領域模型概述及研究進展 137
6.2　機械領域模型 142
6.2.1　機械領域模型概述 142
6.2.2　從綜合架構設計到DFX設計 146
6.2.3　設計仿真一體化和仿真驅動設計 149
6.2.4　機電系統(tǒng)聯(lián)合仿真模型 152
6.2.5　從零部件到系統(tǒng)級聲學仿真模型 156
6.2.6　高級計算流體動力學性能仿真模型 158
6.2.7　基于模型的系統(tǒng)測試 161
6.2.8　集成行業(yè)專家知識的定制化 162
6.2.9　火星車機械領域模型實踐 165
6.3　電子器件的實現(xiàn)——PCB設計 171
6.3.1　PCB設計 171
6.3.2　PCB驗證 174
6.3.3　火星車電氣分配盒的PCB設計 175
6.4　復雜電氣系統(tǒng)的創(chuàng)成式設計 176
6.5　互聯(lián)設備的高效通信——車載網(wǎng)絡設計 181
6.5.1　車載網(wǎng)絡設計 181
6.5.2　火星車網(wǎng)絡設計 184
6.5.3　ECU的軟件開發(fā) 186
6.6　基于模型的軟件架構設計 190
6.6.1　開發(fā)流程 191
6.6.2　火星車軟件架構設計 194
6.7　多學科仿真和設計空間探索 198
6.7.1　多學科仿真和設計空間探索綜述 198
6.7.2　神經(jīng)網(wǎng)絡在系統(tǒng)仿真中的應用 201
6.7.3　多物理場耦合模型 204
6.7.4　設計空間探索 207
第7章　基于數(shù)字線程的系統(tǒng)全生命周期管理 211
7.1　數(shù)字線程釋放價值鏈潛能 212
7.2　研發(fā)設計資源及模型定義 214
7.2.1　研發(fā)設計資源建模及共享面臨的困境 215
7.2.2　研發(fā)設計資源集成與共享平臺的建設 217
7.2.3　復雜裝備系統(tǒng)相關模型空間的表達 219
7.3　模型生命周期管理的要素 220
7.3.1　模型生命周期管理及模型定義 221
7.3.2　模型生命周期管理要素 223
7.3.3　模型存儲、通信和安全技術 225
7.4　需求管理 227
7.4.1　復雜系統(tǒng)的需求管理 227
7.4.2　需求管理的業(yè)務流程和方法 228
7.4.3　參數(shù)管理 233
7.5　模型生命周期管理 235
7.5.1　模型生命周期管理需求 235
7.5.2　模型生命周期管理系統(tǒng) 236
7.5.3　仿真模型生命周期管理 238
7.5.4　試驗模型生命周期管理 244
7.6　模型連續(xù)的IVVQ流程和管理 246
7.6.1　基于連續(xù)IVVQ的業(yè)務流程 247
7.6.2　基于連續(xù)IVVQ的數(shù)字孿生思想 248
7.6.3　基于連續(xù)IVVQ的驗證管理方案 249
7.6.4　基于連續(xù)IVVQ的設計、仿真、試驗一體化管理 250
7.7　基于模型的質量工程 252
7.7.1　智能復雜裝備系統(tǒng)質量的新需求 252
7.7.2　基于模型的安全可靠性建模分析技術 254
7.7.3　基于數(shù)字線程的安全可靠性管理 265
第8章　閉環(huán)數(shù)字孿生——依于數(shù)字，智周萬物 268
8.1　Hackrod：游戲化的工業(yè)4.0 269
8.2　數(shù)據(jù)探索時代工業(yè)的特點 273
8.3　數(shù)據(jù)探索中的先進技術 274
8.3.1　智能網(wǎng)絡 274
8.3.2　基于模型的先進制造 277
8.3.3　數(shù)據(jù)閉環(huán) 279
8.4　從芯片到城市 283
參考文獻 285